Mikrometre ya da mikron (µm), milimetrenin (mm) binde birine eşit olan uzunluk birimidir. Metrenin (m) de milyonda birine eşittir. Mikrometre boyutu, mikroskopla incelenebilir. Ancak mikrometrenin binde biri olan nanometre boyutu, mikroskopla görülemez. Çünkü görünür ışığın dalga boyu, yaklaşık 450-700 nanometre arasındadır. Dolayısıyla da mikron, insan gözünün sınırlarının zorlanmaya başladığı ölçektir. Örneğin bakterilerin ve hücrelerin boyutları, mikronla ifade edilir.

• 1 metre = 1.000.000 mikron
• 1 milimetre = 1.000 mikron
• 1 santimetre = 10.000 mikron
• 1 mikron = 0,001 milimetre
• 1 nanometre = 0,001 mikron

Metrik uzunluk ölçüleri küçükten büyüğe doğru şu şekilde sıralanır: … < Pikometre (pm) < Nanometre (nm) < Mikrometre (µm) < Milimetre (mm) < Santimetre (cm) < Desimetre (dm) < Metre (m) < Dekametre (dam) < Hektometre (hm) < Kilometre (km)…

Farklı kaynaklara göre değişmekle birlikte; bir insan saçı telinin kalınlığı (çapı), ortalama olarak 50-100 mikron aralığında kabul edilir. Bazen 17 mikrona kadar da düşebilir. Standart bir kâğıdın kalınlığı ise 75 mikron civarındadır. Yani 1 mikron dahi oldukça küçük bir ölçektir.

HEPA filtrenin performans ölçümünde, 0,3 mikron boyutunda ne kadar etkili olduğuna bakılır. Çünkü 0,3 mikron, yakalanması en zor ve dolayısıyla filtreden en kolay geçebilen partikül boyutudur.

0,3 mikron, bilimsel olarak MPPS yani The Most Penetrating Particle Size (En Çok Nüfuz Edici Parçacık Boyutu) terimiyle ifade edilir. Araştırmalar sonucunda; 0,3 mikron büyüklüğündeki partiküllerin, filtrasyon sistemlerinden daha büyük ya da daha küçük olan partiküllere göre daha fazla oranda geçebildiği görülmüştür.

Bu nedenle standartlar, filtrenin 0,3 mikronluk partikülleri yakalamada ne kadar etkili olduğunu ölçüt alır. En kötü durum parçacık boyutunun kullanılması, en kötü durumdaki verimlilik seviyesini verecektir.

Verimlilik oranı, bu kritik değer üzerinden ifade edilir. Çünkü böylelikle bu boyuttan daha büyük ve daha küçük olan partiküllerin, daha da yüksek verimlilikle yakalanabilmesi mümkün olmaktadır. Bunun anlamı, sistemin 1 mikronluk partiküllere karşı çok daha etkili olmasıdır. İnsan saçının yaklaşık 50-100 mikron çapında olduğunu düşünürsek, 1 mikron oldukça küçük partikülleri ifade eder.

MPPS, partikül yakalama verimliliğinde en kötü durum senaryosudur.

Dolayısıyla da MPPS, farklı filtrasyon sistemleri arasından seçim yaparken, dikkate alınması gereken önemli bir değerdir.

0,3 mikrondan küçük olan partiküller, kütlelerinin azlığı dolayısıyla çok daha düzensiz ve zikzaklar çizerek hareket ettikleri için çarpıp liflere yapışma olasılıkları daha yüksektir. Bu nedenleHEPA filtrasyonu, 0,3 mikronun altında daha da verimlidir.

HEPA filtre nedir, etkinliği ne kadardır, neden bu denli önemlidir gibi konuları daha iyi anlayabilmek için hangi amaçla geliştirildiğini bilmenin de faydalı olacağını düşünüyoruz.

Bildiğimiz anlamdaki HEPA filtrelerin geliştirilme sürecindeki temel fikir, II. Dünya Savaşı sırasında doğdu. Alman bir askerin gaz maskesine eklenen bir kâğıt parçasının kimyasal dumanı yakalamada çok yüksek verimliliğe sahip olduğu keşfedilince, İngiliz ordusu bunu kendi maskeleri için üretmeye başladı. Ardında da bu basit düzeneğin yeterli olmadığı durumlar (kullanım koşulları) için selüloz-asbest kağıdını derin kıvrımlı bir formda yeniden ele alarak bir mekanik üfleyici ve bununla bağlantılı hava temizleme ünitesi geliştirdiler. HEPA filtre teknolojisinin daha da geliştirilmesi için gerekli zemini hazırlayan bu ünite, “absolute (mutlak)” hava filtresi olarak adlandırıldı.

Bir sonraki aşama ise 1940’larda tasarlandı. Bu yeni filtre, ilk olarak havadaki radyoaktif kirleticilerin (kalıntıların) yayılmasını önlemek için Manhattan Projesi’nde kullanıldı. Geliştirme süreci; Amerikan ordusunun, Nobel Ödüllü Kimyager Irving Langmuir’den radyoaktif parçacıkları filtreleyebilecek malzemeyi üretmek için test yöntemleri önermesini talep etmesiyle başladı. Irving Langmuir, araştırmaları sonucunda 0,3 mikron boyutundaki partikülleri “en nüfuz edici boyut (most penetrating size)” olarak tanımladı.

0,3 mikron boyutu, en zor ve endişe verici boyut olarak tespit edildi.

Manhattan Projesi, II. Dünya Savaşı sırasında ilk nükleer silahların üretilmesi amacıyla Amerika’da yürütülen araştırma ve geliştirme programıdır.

Savaş sonrasında da geliştirilmeye devam edilen HEPA filtre teknolojisi, 1950’li yıllarda ticarileştirildi. Orijinal terim; önce tescilli bir ticari marka, daha sonraki süreçte ise yüksek verimli filtreleri ifade etmek için genel (jenerik) bir markaya dönüştü. Toparlamak gerekirse HEPA filtre, radyoaktif kalıntıların hava yoluyla yayılmasını önleme amacıyla geliştirildi. O günden bugüne de yüksek teknoloji endüstrilerinin, hava kalitesini yükseltmeye yönelik artan taleplerini karşılamak için sürekli olarak geliştirilmektedir.

Partikül, havada asılı duran katı veya sıvı maddelerin mikroskobik parçacıkları için kullanılan genel bir terimdir. En tehlikeli hava kirliliği olarak tanımlanır. Toz gibi bazı partiküller, çıplak gözle görülebilecek kadar büyüktür. Fakat pek çok partikül, o kadar küçük boyuttadır ki yalnızca bir mikroskopla tespit edilebilir.

• PM10: Çapı 10 mikron veya daha az olan partiküller
• PM2,5: Çapı 2,5 mikron veya daha az olan partiküller
• PM1: Çapı 1 mikron veya daha az olan partiküller
• PM0,1: Çapı 0,1 mikron veya daha az olan partiküller

PM10 grubu, solunabilir kaba partiküllerdir. PM0,1 ise ultra ince partiküllerdir. 10 mikrondan büyük partiküller, burunda tutulabilir ve akciğerlere ulaşamaz. 10 mikrondan küçük olanlar, bronşlarda birikir; 1-2 mikron çapındakiler, alveollerde; 0,1 mikron çapındakiler ise alveollerden diffüze olur yani yayılır.

Solunabilir tozlardan ev tozu akarlarına, polenlerden evcil hayvan tüylerine, alerjenlerden bakterilere, küf sporlarından virüslere kadar çok sayıda ve farklı büyüklükteki partikül evimizin her yerinde bulunabilir.

Bu denli yüksek performans göstermesinin arkasında, malzemesi ve filtrasyon mekanizması yatar. Bu açıdan tüm HEPA’ların -temelde- aynı teknolojiyi kullandığını söyleyebiliriz. Fakat her ne kadar tüm HEPA filtreler belirli bir standarda uysa da farklı filtrasyon verimliliği seviyelerini tanımlayan çeşitli sınıflandırmalar vardır. Sınıflandırmalar da standartlara dayanır.

0,3 mikron için HEPA 13, en az %99,95 ve HEPA 14, en az %99,995 verimliliğe sahipken; True (Gerçek) HEPA ise en az %99,97 oranında performans gösterir.

▶ Bu üç verimlilik sınıfının detaylarını ve karşılaştırma tablolarımızı, HEPA filtre sınıfları nelerdir yazımızı ziyaret ederek inceleyebilirsiniz.

HEPA filtreler; kullanım alanlarına, sınıflarına, tiplerine, hava debilerine ve montaj şekillerine göre farklı model ve boyutlarda üretilebilir. Ürün tiplerine göre ise “tek kullanımlık (kullan at)” ve “temizlenebilir” olmak üzere iki farkı tip bulunur.

➤ TEK KULLANIMLIK

Bu tür ürünler temizlenemez ve belirli bir süre kullanıldıktan sonra değiştirilmeleri gerekir. Genellikle 6-12 ayda bir değiştirilmeleri önerilir (bazı ürünler için bu süre 12-18 ay aralığında da olabilir). Fakat kullanım yoğunluğuna ve ortamın kirlilik seviyesine bağlı olarak, daha sık değiştirilmeleri de gerekebilir. Değişim rutini aksatılmamalıdır. Değişim zamanının doğru belirlenebilmesi için öncelikle üreticinin önerileri dikkate alınmalıdır. Cihazın performansında düşüş gözlemlendiğinde mutlaka değişim yapılmalıdır.

Tek kullanımlık ürünler temizlenmeye çalışılırsa, filtre yapısı bozulabilir ve filtrasyon etkinliği önemli ölçüde düşer. Cihazınız çalışmaya devam edebilir ancak çalışması, filtrasyonun devam ettiği anlamına gelmeyebilir. Eğer herhangi bir hava kalitesi ölçüm cihazı kullanmıyorsanız, verimlilik kaybını hemen fark edemeyebilirsiniz.

➤ TEMİZLENEBİLİR

Bu tür ürünler, uygun temizleme yöntemiyle temizlenip tekrar tekrar kullanılabilir. Temizleme rutini filtreden filtreye, cihazdan cihaza ve elbette kullanım yoğunluğuna göre değişir. Fakat temizlenebilir tipteki ürünlerin, mutlaka düzenli periyotlarla temizlenmesi gerekir. Temizlik ve bakım yapılması için üreticinin belirttiği ortalama süre, cihazın kullanım kılavuzundan öğrenilmelidir. Kullanıma bağlı olarak ortalama süreden önce de doygunluğa ulaşabilir. Örneğin kötü koku oluşumu, cihazın emiş gücünde azalma, gözle görülür kir ve toz oluşumu varsa temizlenmesi gerekir.

Temizlenebilir tipteki ürünler, üretici firmaya bağlı olarak, “kuru yöntemlerle temizlenebilir” ya da “suyla yıkanabilir” özellikte olabilir. Ancak -genel olarak- yıkama yöntemi önerilmez. Detaylı bir değerlendirme için içeriğin ilerleyen bölümlerindeki HEPA filtre nasıl kullanılır başlığına bakabilirsiniz.

Bir filtreyi HEPA filtre yapan, yakalanması en zor parçacık boyutu olan 0,3 mikronluk katı partikülleri dahi en az %99,95 oranında yakalayabilmesidir. Bir de elbette bunu başarmak için tasarlanan son derece özel iç yapısı ve filtrasyon mekanizmasıdır.

• Yapımında kullanılan malzemeler son derece özel, mikroskobik malzemelerdir.
• Parçacık boyutuna dayalı mekanik filtrasyon tekniği kullanılır.
• Filtrasyonda kimyasal kullanılmaz.
• Filtrasyon mekaniği, farklı boyutlardaki parçacıkları 3 farklı mekanizmanın kombinasyonuyla yakalar.

İçeriğin ilerleyen bölümlerinde, bu mükemmel filtrasyon sisteminin arkasındaki teknolojinin detaylarını bulabilirsiniz.

Standartlar ve test yöntemleri Avrupa ve Amerika için farklı olsa da herhangi bir filtre için “HEPA” teriminin kullanılmasının bir dizi katı gerekliliği vardır.

Herhangi bir hava temizleme cihazı satın almadan önce, cihazın hangi tip filtre kullandığını bilmeniz çok faydalıdır. Çünkü farklı sınıf filtrelerin tutabileceği partikül yüzdeleri ve dolayısıyla da performansları birbirinden farklıdır.

HEPA filtrenin performans kriterleri ise Avrupa ve Amerika standartlarına göre değişir.

Bir filtrenin HEPA sayılabilmesi için ISO ve Avrupa standartlarında; içinden geçen havadan, en az %99,95 oranında çapı 0,3 mikrona eşit partikülleri uzaklaştırması gerekir. Amerika standartlarında ise bu oran, en az %99,97 olmalıdır. Böylelikle 0,3 mikrondan hem daha küçük hem de daha büyük olan partikül çapları için filtrasyon verimliliği artar. ▶ Detaylı bilgi için HEPA standartları nelerdir içeriğimize göz atabilirsiniz.

Ürünün ticarileşmesi 1950’li yıllarda gerçekleşse de standartların ve sertifikasyon sürecinin geliştirilmesi, 1983 yılına kadar uzanır.

Avrupa’da hava temizleme filtreleri, EN 1822 standardına göre sınıflandırılır. Bu standart, 3 ana verimlilik seviyesi tanımlar: EPA, HEPA ve ULPA. HEPA filtreler ise kendi içinde HEPA13 ve HEPA14 olmak üzere 2 verimlilik sınıfına ayrılır. ▶ Ticari ürünlerde yaygın olarak kullanılan EPA’ların detaylarını HEPA ve EPA farkı nedir, hangisi daha iyi yazımızdan öğrenebilirsiniz.

Günümüz teknolojisinde %100 filtrasyon mümkün olmasa da bu yöndeki çalışmalar devam etmektedir. Örneğin ULPA’ların verimliliği, 0,12 mikron partikül boyutu için %99,999 civarındadır. Çok daha verimli gibi görünse de aslında bazı dezavantajları da vardır. ▶ Çoğunlukla endüstriyel uygulamalarda tercih edilen ULPA’ların detaylarını da HEPA ve ULPA farkı nedir, hangisi daha iyi yazımızdan keşfedebilirsiniz.

Başlangıçta bir çeşit pazarlama terimi olarak ortaya çıkan True (Gerçek) HEPA terimi ise günümüzde çoğunlukla Amerika ve Avrupa standartlarını ayırt etmek için kullanılmaktadır. True HEPA etiketli ürünlerin partikül yakalama verimliliği en az %99,97 oranında olmalıdır. ▶ Detaylı bilgi için HEPA ve True HEPA farkı nedir konulu içeriğimize göz atabilirsiniz.

Standartlar, gerekli minimum değerleri ve bunların sağlanıp sağlanmadığını ölçen test prosedürlerini belirler. Özellikle endüstriyel uygulamalarda, sertifika alabilmek için bu minimum şartların karşılanması zorunludur. Ancak üreticilerin kendi teknolojilerinin ürünü, performansı daha yüksek ticari ürünler de bulunabilir.

Endüstriyel ya da hassasiyetin yüksek düzeyde olduğu uygulamalar için HEPA filtreler, Avrupa ve Amerika’daki çeşitli akreditasyon kuruluşları tarafından test edilerek sertifikalandırılır. Fakat test yöntemleri ve uygulama prosedürleri, farklı standartlara göre değişmektedir.

Testler, MPPS için tanecik sayıcılar kullanılarak yapılır.

Örnek olarak 4 farklı testten bahsedebiliriz. Filtrenin, 0,3 mikronluk partiküllerin ne kadarını yakalayabildiğini ölçmek için filtrasyon verimliliği testi kullanılır. Havanın, filtre ortamından geçerken ne kadar zorlandığını ve filtre performansının hava geçişinden nasıl etkilendiğini ölçmek için hava akışı ve direnç testi kullanılır. Filtrenin birleşme noktalarından ya da kenarlarından hava sızıntısı (kaçışı) olup olmadığını ölçmek için sızdırmazlık testi kullanılır. Filtrenin zamanla ne kadar toz tutabileceğini ölçmek için toz tutma kapasitesi testi kullanılır. Bunlar sadece temel yöntemlerdir. Örneğin Avrupa EN 1822 standardı, yağ dumanı kaçak testi de uygulamaktadır.

Standartlara göre yüksek verimli filtrelerin; partikülleri yakalarken, aynı zamanda hava akışına minimum direnç göstermesi gerekir. Bu hem verimlilik hem de enerji maliyetiyle ilgilidir. Toz tutma kapasitesi ise ürünün kullanım ömrünü göstermesi açısından önemlidir.

HEPA’nın işlevini ve etkinliğini etkileyen temel parametreler şunlardır:

• Lif çapı
• Filtre kalınlığı
• Yüzey hızı

HEPA filtrasyonunda hava, çok yoğun bir lif ağından geçirilir. Filtre ortamı, binlerce çok ince telden (lif) oluşan katmanlı bir yapıdadır. Filtrenin kalınlığı, partiküllerin yakalanmadan katetmesi gereken mesafeyi oluşturur diyebiliriz.

Bu teknolojinin günlük yaşamımıza ne tür etkileri olduğunu ve olacağını daha iyi anlayabilmek için HEPA filtre nedir sorusunun hemen ardından, bu tür yüksek performanslı filtrasyon sistemlerinin önemine de değinmeliyiz. Ne için kullanılır ve neden önemlidir farklı bağlamlarda inceleyelim.